Refraktomeeter (4)

Tallinna Tervishoiu Kõrgkool
Optomeetria õppetool
Üliõpilane: Birgit Nurme
Teostatud:
Õpperühm: OP1
Kaitstud:
Töö nr. 15
TO
Refraktomeeter
Töö eesmärk:
Uuritava vedeliku murdumisnäitaja nD,
keskmise dispersiooni nF-nC ja
Abbe arvu määramine.
Töövahendid:
Refraktomeeter
Uuritav vedelik
Bensiin või bensool
Tükk vatti või pehmet riiet

Töö teoreetilised alused

Valguse langemisel kahe keskkonna lahutuspinnale peegeldub osa valgust samasse keskkonda tagasi ja osa murdub teise keskkonda.
Murdumisseaduse kohaselt on langemisnurk α ja murdumisnurk β seotud kokkupuutuvate keskkondade murdumisnäitajatega järgmise valemi abil:
Valem 1
Kui n1 valemist 1 tuleneb:
St. murdumisel optiliselt hõredamast keskkonnast optiliselt tihedamasse keskkonda on murdumisnurk β alati väiksem langemisnurgast α.
Murdumise piirnurk βP vastab langemisnurgale α = 90° ja on leitav valemist:
Valem 2, piirnurga valem
Valguse langemisel optiliselt tihedamast keskkonnast on murdumisnurk α alati suurem langemisnurgast β.
Nurga β = βP korral peegeldub kogu valgus antud keskkonda tagasi. Seda nähtust nimetatakse täielikuks sisepeegelduseks.
Peegeldunud ja murdunud kiire intensiivsus sõltub langemisnurgast β. Langemisnurga β kasvamisel peegeldunud kiire intensiivsus kasvab, murdunud kiire intensiivsus väheneb.
Täieliku sisepeegelduse korral on murdunud kiire intensiivsus võrdne nulliga.
Valemist 2 on näha, et piirnurk βP sõltub keskkondade suhtelisest murdumisnäitajast:
Mõõtes βP , saame arvutada murdumisnäitaja n12. Sellel põhinebki murdumisnäitaja määramine refraktomeetriga.
Dispersiooniks nimetatakse valguse lahutumist spektriks. Täpsemalt on dispersioon nähtus, milles valguse levimisel teise keskkonda võime märgata, et valguse murdumisnurk on seotud valguse laine pikkusega.
Refraktomeetri ehitus
Refraktomeetri optiline skeem on esitatud joonisel 49.
Valgusallikast (1) tulev valgus suunatakse läbi kondensori (2) täisnurksetele prismadele (P1) ja (P2), mille vahele on kantud õhuke kiht uuritavat vedelikku.
P1- -valgustusprismaks
P2 -mõõteprismaks.
Selleks, et valgus tungiks vedelikku kõikvõimalikes suundades, on valgustusprisma alumine tahk mateeritud.
Valgustusprisma materjal ja murdumisnäitaja ei ole oluline.
Mõõteprisma on valmistatud suure murdumisnäitajaga (suurem kui uuritaval vedelikul, antud riistal n2 ≈ 1,7) klaasist ja teda kasutatakse mõõtmisel etalonina. Mõõteprisma ülemine pind on hästi poleeritud .
Aine murdumisnäitajat võib määrata kahe meetodi abil: nii läbivas valguses (libiseva kiire meetod), kui ka peegeldunud valguses.
Libiseva kiire meetodi korral (joonis 50) langeb valgus prismale P1, satub vedelikku läbi mateeritud pinna DE. Pinnalt DE hajunud valgus langeb prisma P2 pinnale AB kõikvõimalike nurkade all.
Suurim murdumisnurk prismas P2 on murdumise piirnurk βP ja vastab libisevale kiirele (mille langemisnurk on α=90°). Piirnurga βP suurus sõltub uuritava vedeliku murdumisnäitajast n1 ja mõõteprisma murdumisnäitajast n2.
Sisepeegelduse meetodi korral (joonis 51) toimub murdumisnäitaja mõõtmine täieliku sisepeegelduse meetodil. Valgus langeb prisma P2 tahule AC. See tahk on mateeritud ja seetõttu langeb valgus prisma ja vedeliku lahutuspinnale AB kõikvõimalike nurkade all.
Kui β=βP, siis esineb täielik sisepeegeldus, ββP pime, see osa, mis vastab nurkadele ββP korral täielikult, nurkade β